Czujniki termoelektryczne / Termopary

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ J (Fe-CuNi) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ K (NiCr-NiAl) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ N (NiCrSi-NiSi) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ T (Cu-CuNi) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ S (PtRh10-Pt) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

pdf Charakterystyka termometryczna - Termopara Typ B (PtRh30-PtRh6) wg PN-EN 60584-1 (ITS90)

 

Zasada działania

 

Czujniki termoelektryczne są to przyrządy reagujące na zmianę temperatury zmianą siły termodynamicznej wbudowanego w nie termoelementu. Połączone na jednym końcu dwa różne materiały; metale czyste, stopy metali lub niemetali, tworzą, „termoelement” inaczej popularną termoparę.

 

 

Miejsce łączenia nazywa się „spoiną pomiarową” zaś pozostałe końce - zimnymi końcami. Przewody termoelementu nazywamy „termoelektrodami”. W tak utworzonym termoelemencie składającym się z różnych materiałów, powstaje siła termoelektryczna wtedy, gdy spoina i zimne końce utrzymywane są w różnych temperaturach. Czułość termoelementu zależy od siły termoelektrycznej materiałów, z których wykonane są termoelementy.

 

Na termoelementy należy wybierać zestawy materiałów, które w szeregu termoelektrycznym znajdują się możliwie daleko od siebie, co zapewnia występowanie możliwie dużych sił termoelektrycznych przy określonej różnicy temperatur.

 

 

Charakterystyki termoelementów są przedmiotem standaryzacji, a wartości siły termoelektrycznej dla poszczególnych materiałów, oraz dopuszczalne odchyłki zawarte są w międzynarodowej normie PN-EN 60584 oraz ITS 90.

 

Typy termopar

 

Termoelementy można podzielić na trzy grupy w zależności od zakresu pomiarowego:

 

Zakres temperatur Materiały drutów termoparowych
Grupa I -200 .. +1200°C brak metali szlachetnych
Grupa II 0 .. +1800°C platynowo-rodowe
Grupa III 0 .. +2200°C wolframowo-renowe

 

Grupa I: w zakresie temperatur od -200°C do +1200°C, w tych termoelementach nie ma metali szlachetnych. W skład tej grupy wchodzą termoelementy:

 

Typ "K"
NiCr-Ni


Stosowany w zakresie temperatur od -200 do +1200°C. Zależność SEM od temperatury dla tego termoelementu jest prawie liniowa, a jego czułość wynosi 41µV/°C.

Typ "J" oraz "L"
Fe-CuNi


Ma on mniejsze znaczenie w przemyśle ze względu na ograniczony zakres mierzonych temperatur (od -40°C do +750°C). Ich czułość wynosi 55µV/°C.

Typ "E"
NiCr-CuNi

 

Ze względu na wysoką czułość (68µV/°C), ten typ termoelementu stosowany jest przede wszystkim w zakresie niskich temperatur kriogenicznych od -200  do +900°C. Jest to materiał niemagnetyczny, co może być cenną zaletą w niektórych zastosowaniach specjalnych.

 

Typ "N"
NiCrSi-NiSi

 

Ten termoelement ma bardzo dobrą stabilność termiczną, porównywalną z termoparami platynowymi. Wykazuje także znakomitą odporność na utlenianie aż do wysokich temperatur. Jest idealnym narzędziem do dokładnych pomiarów temperatury w powietrzu do +1200°C. Czułość wynosi 39µV/°C.

 

Typ "T"
Cu-CuNi

 

Jest to najrzadziej używany typ termoelementu. Jego zakres pomiarowy wynosi od -200°C do +350°C a czułość 30µV/oC.

 

Grupa II: termoelementy w zakresie od 0°C do +1800°C (platynowo-rodowe). W skład tej grupy wchodzą termoelementy:

 

Typ "S"
PtRh10-Pt


Są one używane zazwyczaj w atmosferze silnie utleniającej w zakresie wysokich temperatur do +1600°C. Czułość około 10µV/°C.

Typ "R"
PtRh13-Pt


Podobnie jak termoelement „S” używane w atmosferze silnie utleniającej ale posiadają większą czułość - około 14µV/°C.

Typ "B"
PtRh30-PtRh6

 

Umożliwiają pomiar temperatury do +1800°C. Bardzo stabilny termoelement, ale mało czuły zwłaszcza w zakresie niższych temperatur.

 

 

Grupa III: termoelementy w zakresie od 0°C do +2200°C (wolframowo-renowe).

 

Typ "C"
Wolfram-Ren /
5% Wolfram


Te termoelementy są używane do pomiaru bardzo wysokich temperatur do +2300°C, w atmosferze redukującej, obojętnej lub w próżni.

Typ "D"
Wolfram-Ren /
25% Wolfram


Te termoelementy są używane do pomiaru bardzo wysokich temperatur do +2300°C, w atmosferze redukującej, obojętnej lub w próżni.

 

Klasy dokładności


Norma PN-EN 60584 określa wzory obliczania dopuszczalnych błędów pomiarowych.

 

Kalkulator
Przelicznik jednostek miar